[发明专利]一种基于单根多壁碳管的非易失性存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于单根多壁碳管的非易失性存储器，包括：

基底；

第一电极，形成于所述基底上，用于执行“读”功能；

第二电极，形成于所述基底上，用于执行“写”功能；

第三电极，形成于所述基底上，用于执行“擦”功能；

多壁碳管，所述多壁碳管的固定端固定在所述第一电极中，所述多壁碳管 的开口端悬空，开口端的内层碳管能被抽出并与第二电极接触；

所述第三电极位于所述第一电极和第二电极的中间靠外侧，将第三电极加 电压后，能将所述多壁碳管的内层碳管拉回。

2.根据权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，所述第一电极的 材料为金属材料或铁磁性材料；

优选地，所述第二电极的材料为铁磁性材料；

优选地，所述第三电极的材料为金属材料；

优选地，所述金属材料为Au、Ag、Cu、W、Ti、Pt、Fe、Co或Ni中任意 一种或至少两种的组合物；

优选地，所述铁磁性材料为Fe、Co、Ni或铁磁合金。

3.根据权利要求1或2所述的非易失性存储器，其特征在于，所述基底的 材料为非金属材料或非金属氧化物材料；

优选地，所述基底的表面具有绝缘层；

优选地，所述基底的材料为Si或SiO₂；

优选地，所述绝缘层的材料为SiO₂、Al₂O₃或HfO₂中任意一种或至少两种 的组合物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的非易失性存储器，其特征在于，所述第 一电极的厚度大于所述多壁碳管距离所述基底的高度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的非易失性存储器，其特征在于，所述多 壁碳管为两壁或两壁以上的单根多壁碳管。

6.一种权利要求1-5任一项所述非易失性存储器的制备方法，包括以下步 骤：

(1)在基底上旋涂第一光刻胶；

(2)将两端封闭的多壁碳管分散置于第一光刻胶上，使用扫描电子显微镜观 察多壁碳管形貌，选择单根形貌良好，长度为3-6μm的多壁碳管，记录其位置；

(3)在第一光刻胶和多壁碳管上旋涂第二光刻胶；

(4)利用电子束直写技术，根据预设的第一电极和第二电极的形状和尺寸， 将基底表面第一光刻胶和第二光刻胶刻蚀掉，形成凹槽，得到第一电极和第二 电极的形状和尺寸；

(5)沉积第一电极和第二电极的铁磁性材料，形成第一电极和第二电极，去 除残余的光刻胶；

(6)在基底和第一电极和第二电极上旋涂第三光刻胶；

(7)利用电子束直写技术，根据预设的第三电极的形状和尺寸，刻蚀第三光 刻胶，形成凹槽，得到第三电极的形状和尺寸；

(8)沉积第三电极金属材料，形成第三电极，去除残余的光刻胶；

(9)在基底、第一电极和第二电极上旋涂第四光刻胶；

(10)利用电子束直写技术，根据预设的多壁碳管需要开口的端部的形状和尺 寸刻蚀第四光刻胶，形成凹槽；

(11)利用氧离子刻蚀将上一步中暴露的碳管端部刻蚀开口，去除残余的光刻 胶；

其中，所述多壁碳管开口端靠近第二电极，所述多壁碳管的内层碳管沿开 口端方向抽出后能接触到所述第二电极。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述将两端封 闭的多壁碳管分散置于第一光刻胶上的方法为：将分散在溶液中的多壁碳管滴 在第一光刻胶上面并将溶液吹干。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述两端封闭的多 壁碳管采用石墨电弧法、化学气相沉积法或激光蒸发法制备。

9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述记录的位 置包括多壁碳管的固定端和开口端相对于对准标记的位置和夹角。

10.根据权利要求6-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一光 刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶或第四光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基 硅氧烷；

优选地，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶或第四光刻胶的厚度 为30nm-200nm。